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响应型接驳公交运行路径与车辆调度的协调优化

更新时间:2009-03-28

根据轨道公交或地面干线公交的乘客需求,响应型接驳公交(Responsive Feeder Transit,简称为RFT)将乘客接送到这些公交站点的周边区域,其运行线路、发车时间、停靠地点及停靠时间均由调度中心根据乘客要求优化确定,以较大程度地响应乘客需求。响应型接驳公交提出后,不少学者对其开展了研究。Chandra[1]等人定义街道连通指标并用来评价响应型接驳公交的服务性能。Chandra[2]等人以等待时间和乘车时间最小为目标,优化并确定了响应型接驳公交的运行周期。Quadrifoglio[3-4]等人确定了矩形区域接驳公交从DRT(Demand Responsive Transit)服务转换为FRT(Fixed Route Transit)服务的关键需求密度,并分析了乘客时间窗对DRT服务性能的影响。潘述亮[5]等人分析了DRT(含RFT)的研究现状。何菲菲[6]等人分析了DRT(含RFT)的系统构成。高煦明[7]研究了固定站点响应型接驳公交的二阶段调度模型。郭晨[8]研究了RFT的站点选址,并构建了多目标、多参数的三阶段选址模型。

3.1 加大政策扶持,完善基础设施 进一步完善生产基地的路、渠、井、电等相关基础设施,如积极改造或新建钢架大棚尤其是单体双层塑料大棚、硬化或修缮韭菜生产区田间道路、建立统一的尾菜处理中心及大型垃圾集中处理池等,提高韭菜生产区的硬件设施建设水平。此外,还应该建设好公益性的农贸市场,在韭菜主产区、传统集散地、交通要道、城镇驻地,扩建或新建一批设施齐全、功能完善、辐射带动能力强的专业批发市场,加强韭菜批发市场的配套设施建设,完善中心市场和区域市场,扩大市场覆盖面。

阿姆斯特丹原意堤坝,顾名思义,是一个建在堤坝上的城市。由于绝大部分地区都在海平面以下,因此也堪称“海底城市”。12世纪晚期,阿姆斯特丹还只是一个小渔村。17世纪,荷兰的商船从阿姆斯特丹开往波罗的海、北美洲和非洲以及今天的印度尼西亚、印度、斯里兰卡,由此构建了世界贸易网络的基础,一跃成为欧洲最大的贸易港。如今,阿姆斯特丹已经成为欧洲第四大航空港,也是世界著名的国际大都市。作为当前荷兰第一大城市,历经了从渔村到大都市的发展过程,走过辉煌,也经受世界大战的洗礼和被破坏,从一定程度上,它的历史也是荷兰历史的一个缩影。

目前,RFT的相关研究集中于车辆调度模型的构建和服务区域几何特征、配车数及临界需求密度等因素的影响分析。在已有研究中存在的不足:①假设乘客均匀分布或车辆容量无限大等。这与实际不符,因乘客出行具有随机性,且车辆具有容量约束。②很少考虑运行路径与车辆调度的协调。实际上,运行路径决定了能接送哪些需求点的乘客,这些点上乘客出行的时间要求影响到车辆的出发时间;反之,车辆的出发时间决定了能接送哪些时段出行的乘客,也就影响了车辆的运行路径。③没有涉及多车辆问题。实际上,因乘客时间约束、车辆到达时间约束及车辆容量等的限制,需同时运行多辆公交,并优化运行路径。本研究针对这些不足,以预约型乘客为研究对象,以乘客和运营商的总效用最大为目标,以车辆容量、乘客时间窗及乘客满意度等为约束,拟构建运行线路和调度的一体化优化模型。

在判宽滤波处理的基础上,针对秒脉冲极低占空比的特点,在FPGA固件设计中,首次提出了秒脉冲时间轴开窗保护机制,其设计思想是:以当前秒脉冲在时间轴上位置预计下一个秒脉冲出现的时刻,以这个预计的时刻为中心在时间轴上开一个窗,窗外的任何输入脉冲都将被认定为干扰脉冲,作滤除处理,仅窗内的第一个脉冲被认定为有效秒脉冲输入。

1 多车辆RFT路径优化与车辆调度的协调模型

1.1 问题描述

设RFT服务区域(即大容量干线公交站点周边区域)为L×W矩形,服务区域路网足够发达(如图1所示),公交车起讫站(即换乘枢纽处的车场)编号为0;则多车辆RFT路径优化与车辆调度的协调优化问题可描述为:根据乘客预约情况(乘客全部为预约型,乘客需求点的位置和预约量已知),在满足乘客时间窗和乘客满意度等约束下,优化地安排每辆公交车的出发时间和运行线路,使系统总效用最大。

  

图1 响应型接驳公交系统示意Fig. 1 Responsive feeder transit system

1.2 效用函数的构建

车辆调度时,既要考虑运营商的运营成本,又要考虑乘客的满意度。因此,要在路径优化过程中,尽可能减少车辆早到或晚点的成本,提高接驳公交的服务质量。系统包含运营商和乘客2类主体,系统总效用应包含运营商效用f1和乘客效用f2 2部分,其中:运营商效用为收入(票价收入)与运营成本(车辆运行成本、考虑车辆早到或晚点引起的等待成本及车辆闲置成本)之差,即

PFS以及OS,能够有效控制不良反应的发生率[8]。现在,阿帕替尼临床主要用于三线和三线以上的单药治疗,是否能够和传统治疗形式进行融合,还需要进一步的研究。加强对肿瘤特征的观察,确定用药的时机与剂量,筛选符合条件的群体,研究阿帕替尼的耐药性是今后工作的重点。

 
 

(1)

式中:λ6,λ7λ8分别为乘客等待时间、乘车时间及换乘时间与乘客成本的换算系数;φik为乘客k到达需求点i的时刻为乘客kr班次车离开需求点i的时刻;Hk(∈H)为乘客k预计换乘H时刻离站的干线公交,H为干线公交在换乘站的发车时刻集合;hk为乘客k到达换乘站的时刻。

乘客效用即乘客出行所花费的时间,是负效用,考虑早到或晚点的影响,其效用函数为:

 

(2)

式中:R为车场公交车保有量,辆;R0为运行的车辆数,辆;n为研究时段的总班次;r(=1,2,…,n)为班次;i为需求点(即停靠站)编号;λ1为车辆行驶时间与车辆成本的换算系数;λs为车辆等待时间与车辆成本的换算系数,λs={λ2,λ3,λ4}(当 Tir< eik时,λs=λ2;当eik<Tir<lik时,λs=λ3;当lik<Tir时,λs=λ4);λ5为车辆闲置成本的换算系数;eiklik分别为i停靠点乘客k上车时间窗的下界、上界;Tirtir分别为r班次车到达和离开停靠站i的时间,Tir=Ti-1r+ti-1ir+Ts(i>1),T1r=Tr+t01rTr为第r班次车发出时刻;Ts为停靠站停留时间(为定值);tijr为车场发出的第r班次车在有效路段(i,j)上的运行时间班次车通过有效路段(i, j)时,为1;否则,为0);Ψ(i)是需求点i到车场的最短距离,若Ψ(i)<Ψ(j),且节点ij之间存在连接道路,则边(i,j)是有效路段;A为有效路段集;K为乘客总数,人;c为票价,元/人。

在式(2)中,大括号内的第一项为因乘客早到引起的等待时间效用;第二项为乘客车上时间效用;第三项为乘客在换乘站的等待时间效用。

1.3 协调优化模型的构建

以系统总效用最大为目标,构建的协调优化模型(以接为例,中途不下乘客;送是其逆过程)为:

max C=w1f1+w2f2

(3)

s.t. P[(Tir-θir)<δ]≥90%,∀iN0

(4)

 

(5)

 

(6)

采用Matlab编程求解模型,采用的参数为:种群规模50,最大迭代次数300,初始交叉概率0.4,变异概率0.1,代沟0.9。

(7)

ekhklk

(8)

eiktirlik

从著作权的角度看,对非物质文化遗产的保护与知识产权制度的契合点存在于非物质文化遗产的特点。非物质文化遗产所具有的独创性和可复制性正切合了著作权所保护的客体,比如我们民间剪纸艺术作品,它是民间剪纸艺术家通过繁琐的体力和智力劳动所独家制造出的具有可复制性的智力成果。根据我国《著作权法》的规定,作品是指“文学、艺术和科学领域内具有独创性并能以某种有形形式复制的智力创造成果。”由此,作品应当是独创性的、可复制性的,并且是存在于文学、艺术和科学领域内的智力成果。民间剪纸艺术作品作为一种图案,具备作品所必须具有的要素,是我国著作权法的保护客体。

(9)

 

(10)

hkHk-β,∀kK

(11)

式中:w1w2均为权值;c为票价,元/人;Qe为车辆容量,人/辆,为定值;eklk分别为乘客k到换乘站时间窗的下界和上界;θirr班次车到达停靠站i的预设时间点;δ为公交晚点时间约束;QLirr班次车离开停靠站i时的车上乘客数;QDirr班次车到达停靠站i时的车上乘客数(停靠站i还未上客);Qirr班次车到达时在停靠站i等待乘客数;qirr班次车离开后停靠站i剩余的乘客数;τirr-1和r班次间靠站i到达的乘客数; TmaxTmin分别为容许的最大、最小车辆行程时间;β为乘客换乘时间。

由表2可知:①不同情形下,发车班次都是相同的,这是因为车辆容量固定,接送乘客总数固定,则所需班次数是定值;②不同情形下,车辆运行路径存在不同,这是因为不同发车间隔满足乘客的时间窗要求不同;③总效用与发车间隔是否固定相关,发车间隔可变时,系统总效用增加了30.4%;④运行的车辆数至少为6辆。

宋某的公司在经营转型过程中,选择在规模化农业生产方面进行投资,这与其以前所经营的农业机械等现代农业生产资料销售和服务有着密切的关系。宋某的公司经营了近40年的农机销售业务,因而推进农业生产机械化和规模化与其公司的以往业务有着内在一致性的联系。宋某选择在Y乡进行土地流转和规模农业生产经营的投资,主要看中了Y乡的6000多亩耕地。在这个乡,主要交通公路两旁的甲村和乙村以及其他几个村子的耕地面积较为广阔,且有交通便利的优势(图1)。按照宋某公司的规划,他们希望能在几年时间里将Y乡所有耕地全部流转到公司名下,建立规模化农业生产的园区。

该模型拟同时优化多班次的发车时间及其运行路线,而且乘客和运营商的效用均考虑了早到或晚点影响,增加了以车辆准点率约束(即乘客满意度约束),也考虑了乘客和车辆的到达时间窗、车辆的容量约束。

(3)在制造业转型升级方面投入更多资金。围绕“中国制造2025”发展的关键领域和核心任务,在金融方面,山东省政府应加大制造业发展的支持,以促使制造业结构进一步改变、提质增效和升级转型。同时,山东省政府还应该积极发展并逐步改进有利于建设制造强省目标的多元金融体系,发挥好银行机构的业务优势,以产生促进制造业发展的协同效应。

记qi=npi/p,ni-=[qi](下取整),ni+=ni-+1,bi=qi-ni-.将剩余资源优先分给尾数bi最大的部门的分配方法称为哈密顿法(Hamilton法)[2].

2 求解算法

响应型接驳公交车辆调度可以看作一个混合整数规划问题(乘客数为整数,发车时间可以为小数)。对于协调优化模型,本研究采用文献[9]中的遗传算法进行求解,算法流程如图2所示。

图2中,初始种群基于蒙特卡洛模拟生成,按路线途径停靠点顺序进行编码,其遗传算子与文献[9]的相同。

3 算例分析

3.1 乘客分布及相关参数基本条件

利用一个算例,对本研究构建的模型进行求解,以验证该模型的准确性和适用性。该模型输入的已知条件为:研究时段为早高峰,7∶00- 8∶00,L=W=2 km,车速为v=15 km/h(设车速恒定),车场中心坐标为(1,1),R=11辆,需求点编号为1,2,…,15,对应的坐标分别为(0.37,0.56),(1.42,1.03),(0.72,1.65),(1.89,1.13),(1.54,0.37),(0.16,0.87),(1.74,0.66),(0.91,1.38),(0.59,1.22),(1.26,0.43),(1.91,0.34),(0.33,1.68),(0.78,1),(0.98,0.5),(0.68,1.56)。高峰时段各需求点的需求量和乘客时间窗等情况见表1。Qe=15人,Tmax=40 min,Tmin=10 min,β=3 min,δ=2 min,c=5元/人,H={7∶10, 7∶20, 7∶30,7∶40,7∶50,8∶00}。λ1, λ2,…,λ8分别为20,3,2,7,8,5,6和5,设需求点间及车场中心与需求点间的距离为直线距离。

Qir=qir-1+τir

3.2 不同发车模式实验

分2种情形进行实验:情形1(发车间隔不固定)和情形2(发车间隔固定为5 min)。经计算,可得到高峰期(乘客总人数203人)不同情形下的发车时刻和车辆路径,见表2。情形1的系统总效用为207.87元;情形2的系统总效用为159.36元。

  

图2 遗传算法Fig. 2 Genetic algorithm

 

表1 高峰时段不同接驳时间乘客情况Table 1 Passenger condition during rush hour with different feeder time

  

编号乘客需求量7∶107∶207∶307∶407∶508∶00时间窗开始时刻7∶107∶207∶307∶407∶508∶00时间窗结束时刻7∶107∶207∶307∶407∶508∶0013214227∶007∶117∶187∶317∶397∶517∶087∶157∶257∶367∶447∶5622133227∶027∶087∶207∶297∶417∶497∶077∶137∶267∶347∶467∶5431313127∶027∶117∶187∶307∶407∶507∶067∶167∶237∶357∶467∶5544222316∶587∶137∶227∶337∶387∶467∶047∶187∶277∶387∶447∶5153232527∶017∶087∶197∶327∶377∶517∶057∶127∶247∶377∶437∶5661121247∶017∶127∶207∶267∶407∶527∶067∶177∶257∶327∶457∶5772132247∶027∶117∶217∶307∶417∶477∶087∶167∶277∶357∶477∶5282123127∶017∶117∶227∶317∶437∶487∶067∶167∶287∶377∶487∶5391232236∶597∶097∶207∶257∶427∶527∶057∶157∶267∶327∶477∶58102421237∶007∶117∶187∶337∶377∶487∶047∶167∶237∶387∶427∶53113242447∶037∶097∶207∶287∶347∶497∶087∶127∶267∶347∶417∶55122131217∶007∶107∶227∶267∶367∶517∶067∶157∶277∶337∶437∶56132321336∶577∶117∶227∶307∶407∶507∶037∶177∶287∶367∶467∶54143123217∶007∶097∶197∶297∶367∶507∶037∶137∶257∶367∶447∶55154214217∶027∶127∶177∶277∶417∶527∶067∶187∶247∶357∶477∶57

 

表2 发车时刻和车辆路径一览表Table 2 Departing time and vehicle route

  

接驳时间情形1发车时刻车辆路径情形2发车时刻车辆路径7∶106∶590-1-6-9-12-3-15-8-07∶000-3-12-9-6-1-14-07∶107∶010-5-11-7-4-2-07∶000-4-2-7-11-5-07∶107∶040-10-14-13-07∶050-8-15-13-10-07∶207∶100-2-4-7-11-5-10-14-07∶100-1-14-10-5-11-7-4-07∶207∶090-13-1-6-9-12-3-15-8-07∶150-13-6-9-12-3-15-8-2-07∶307∶210-5-11-7-4-2-07∶200-13-9-12-3-15-8-07∶307∶180-10-14-1-6-12-3-15-8-07∶200-5-11-7-4-2-07∶307∶260-9-13-07∶250-1-6-14-10-07∶407∶300-2-4-7-11-5-10-14-07∶300-13-6-12-3-15-9-07∶407∶300-1-6-12-3-15-9-07∶300-2-7-11-07∶407∶360-8-13-07∶350-1-14-10-5-4-8-07∶507∶420-7-11-5-10-14-07∶400-12-8-1-14-7-07∶507∶390-13-1-6-9-12-3-15-8-07∶400-2-4-11-5-10-07∶507∶440-4-2-07∶450-8-3-15-9-13-08∶007∶490-1-6-9-12-3-15-8-07∶500-13-10-5-2-88∶007∶510-5-11-7-4-2-07∶500-3-4-7-11-14-08∶007∶540-10-14-13-07∶550-1-6-9-12-15-0

模型中,式(3)为目标函数,式(4)为r班次车到i停靠点的准点率约束(乘客满意度约束),即车辆到达需求点的准点率大于90%;式(5)为考虑车辆容量约束时,离开停靠站时公交车上的乘客数;式(6)为在车辆容量约束下停靠站剩余的乘客数;式(7)为公交车到达时停靠站的等待乘客数;式(8)为乘客到达时间的时间窗约束;式(9)为车辆到达时间的时间窗约束;式(10)为车辆行程时间约束;式(11)为保证车辆到达换乘站的时间约束,即不晚于预约的换乘站发车时间,同时给乘客留有换乘时间。

3.3 最优车辆配置数实验

由表3可知:①当车场车辆数低时,虽然车辆闲置成本低,但乘客的等待时间和车上时间会明显增加,乘客出行的成本较高,故总效用低;②当车场车辆数高时,虽然乘客的等待时间和车上时间少,乘客出行的成本较低,但车辆闲置成本会显著增加,故总效用低;③系统总效用最优对应的最优车辆配置数为9辆;④运行车辆数均小于车场车辆数,其原因是成本转换系数的取值较小。随着转换系数的增加,车场车辆数与运行车辆数的差值会减少。

在固定需求(203人)的情况下,对系统最优车辆配置数进行了实验。根据乘客需求,将车场车辆数取5~14辆。经计算,得到不同车场车辆数对应的系统总效用,见表3。

 

表3 不同车辆配置数对应的系统总效用Table 3 The system utility of different vehicle allocations

  

车场车辆数/辆运行的车辆数/辆总效用/元54126.7964170.6575211.0685253.3896292.83106247.64116207.87127175.42137142.39147106.21

4 结论

基于效用理论,对高自由度响应接驳公交系统与接驳换乘地铁站的协调调度问题进行了研究,以乘客和运营商的总效用最大为目标,以车辆容量、乘客时间窗及车辆到达时间等为约束,构建了一体化优化模型,并进行了一些实验。得到的结论为:

综上所述,不仅东道国基础设施的完善有利于双边经济增长,而且东道国制度对于改善东道国基础设施的中国OFDI的双边经济增长效应也有着重要影响。以往关于“一带一路”的研究多将直接投资的经济增长效应与制度因素割裂开来,或者多研究东道国制度因素对中国OFDI整体的影响。本文着重从东道国各项制度出发,考察在“一带一路”背景下,东道国各项制度对中国直接投资,尤其是用于改善东道国基础设施的中国OFDI双边经济增长效应的影响。东道国制度不仅直接影响中国直接投资进入“一带一路”国家的风险和成本,更进一步影响中国直接投资的区域、类型和经济效果。[15]具体影响机理见图1。

1) 对比固定发车时刻,发车间隔可变时,能有效提升总效用。

2) 在固定需求的情况下,通过本方法,能确定最优车辆的配置数。

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[2] Chandra S,Quadrifoglio L.A model for estimating the optimal cycle length of demand responsive feeder transit services[J].Transportation Research Part B,2013,51(2):1-16.

场地仅钻孔(CK1-3、CK5-7、ZK1-5、ZK7-12、ZK14、ZK17-20)有揭露,揭露层厚1.20~7.30m,平均厚度 3.97m;层顶高程-16.95~-4.50m,层顶深度8.10~20.40m。

青年是中华民族的希望、是国家的未来,在青年中树立坚定的马克思主义信仰,实现理想信念的代代传承,是关乎党和国家各项事业兴衰成败的大事。因此,引导当代青年深入学习马克思主义,发挥青年马克思精神特质对当代青年的引领作用,有两个方面的因素至关重要。

[3] Quadrifoglio L,Li X G.A methodology to derive the critical demand density for designing and operating feeder transit services[J].Transportation Research Part B,2009,43(10):922-935.

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王正武,易童翔,高志波
《交通科学与工程》 2018年第01期
《交通科学与工程》2018年第01期文献

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